布料剪裁中用料优化的贪婪算法

在布产品生产过程中,通常要把原料按照一定规则裁剪为合适使用的尺寸.如何剪裁以使余料最少是一个有着直接经济价值的问题.在对问题参数分析的基础上,建立了该问题对应的整数规划模型.在模型求解的具体实现过程中,基于贪婪算法的思想提出了一种求解此优化问题的近似算法,根据近似算法进行合理的组合设计.通过具体算例的计算表明了算法的有效性和可行性,鉴于参数设置的普遍性,所提出的算法具有广泛的实际应用潜力.     

大型自主水下机器人全局静态与局部动态融合路径规划方法

针对大型自主水下机器人在做全局路径规划时面临环境建模复杂,算法求解能力弱以及面对局部动态障碍时自主性低,避障路径规划困难等问题,采用极坐标表示形成路径同心圆,在严格机动性约束下提出基于改进粒子群算法和速度障碍法的全局静态与局部动态相融合的路径规划方法。在极坐标表示的环境模型中,在全局静态规划中引入最优粒子"变异"过程提升算法求解能力;在局部动态规划中利用速度障碍法求解局部碰撞范围和安全路径区域以保证避障路径最优。实验结果表明,与传统粒子群和遗传算法相比,改进方法在全局静态规划中路径更短、求解能力更强,局部动态规划能够得到出最优避障路径。     

船舶运动模拟器运动学正解数值解法对比分析

为研究船舶运动模拟器运动学正解的数值解法,建立其运动平台的数学模型,将运动学正解问题转化为非线性方程组的无约束最优化问题。分别采用数值迭代算法中的牛顿法、逆Broyden秩1法、BroydenFletcher-Shanno(BFS)秩2法及Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS)法进行求解,运用MATLAB编程并采用同一数值模型对这4种算法进行对比分析。分析结果表明:4种算法在工作空间内都收敛且数值稳定,BFS秩2法的迭代效率最高,BFGS法可用于奇异场合。通过仿真试验对各算法进行适当的修改,优化各算法的迭代效率并增加其对初值的鲁棒性,为位姿正解应用于实时控制场合提供理论指导。     

船队规划的动态模型与算法

通过分析船队规划线性模型在实际应用中的优缺点,本文提出了用线性规划与动态规划相结合的算法求解连续若干年间船队最佳发展策略和最优航线配船问题。本方法不仅保留了船队规划线性模型的主要优点,节省计算时间,而且使规划结果中每年每种船型的造(购)船数量一定取整数值,更符合实际使用要求。文中给出了这一动态规划数学模型及其算法,并列出了一个计算实例。     

蚁群算法在巡航导弹航路规划中的应用

针对巡航导弹的航路规划问题,提出了一种应用蚁群算法在连续空间中的航路搜索方法,并进行了仿真验证.建立了将数字地图和战场环境信息转化为航路搜索空间的航路代价模型,通过一元多项式函数逼近航路的水平投影将航路搜索问题转为求解连续空间优化问题,而后将蚁群算法拓展到该问题的求解.仿真表明,蚁群算法可以在连续空间的航路规划中得到较好的搜索效果.     

求解旅行商问题的模拟退火算法

旅行商问题TSP是一个典型的NP完全问题,模拟退火算法是求解此问题的一种理想方法.模拟退火算法是依赖邻域结构的迭代方法,模拟退火算法对选择试验解比较敏感.本文针对找领域解,提出6种策略.算法的分析和测试表明,策略F是一种简单有效的算法.     

一种基于改进PSO的无人机航路规划方法

针对无人机航路规划问题,提出了一种改进的粒子群的无人机航路规划方法.该方法将UAV的航路规划问题通过目标转换,形成一个考虑威胁优先,路径优化其次的单目标航路优化问题,并引入局部搜索改进粒子群算法求解该问题的收敛性.仿真结果证明了该方法对解决无人机的航路规划问题高效可行.     

预条件GMRES(m)算法在钻井隔水管力学分析中的应用

常规的线性方程组解法很难求解钻井隔水管力学计算过程中的大型稀疏非对称线性方程组.以"海流+表面波+内孤立波+平台纵荡运动"叠加作用下的深水钻井隔水管为例,对比6种大型线性方程组的数值解法并结合Wilson-θ法进行有限元编程求解,优选出了预条件的重开始广义极小残量法(i LU-GMRES(m)).研究表明,采用i LU-GMRES(m)算法求解隔水管力学计算中的大型方程组时,每个时间步迭代6次即可使迭代残差降低到10-20,降低了中间数据的内存占用量,提高了数值计算效率和精度;实例表明,内孤立波显著扩大了隔水管动力学的幅值包络线,并在内波分界面处对管体施加强剪切作用.     

自适应蚁群算法求解车间作业调度问题

车间作业调度问题(JSP)是组合优化问题中的NP-Hard问题,应用传统的蚁群算法在求解时存在易于陷入局部最优解、收敛速度慢等缺点.通过在蚁群算法的信息素局部更新策略和全局更新策略两处引入自适应方法对蚁群算法进行了改进,并应用此算法对经典的FT06问题和FT10问题进行了大量的求解试验.试验结果表明该自适应蚁群算法在求解车间作业调度问题时,搜索速度和收敛速度比传统的蚁群算法都有较好的提高.     

多用户动态交通分配模型的算法研究

阐述了多用户行为下的动态交通分配模型。结合迭代动态网络负荷算法和路径选择算法形成动态交通分配新算法，用以求解动态交通分配模型。采用一个算例对此作具体说明。     

A dynamic model and algorithm for fleet planning

By analysing the merits and demerits of the existing linear model for fleet planning, this paper presents an algorithm which combines the linear programming technique with that of dynamic programming to improve the solution to linear model for fleet planning. This new approach has not only the merits that the linear model for fleet planning has, but also the merit of saving computing time. The numbers of ships newly added into the fleet every year are always integers in the final optimal solution. The last feature of the solution directly meets the requirements of practical application. Both the mathematical model of the dynamic fleet planning and its algorithm are put forward in this paper. A calculating example is also given.     

Multi-period liner ship fleet planning with dependent uncertain container shipment demand

This paper deals with a realistic multi-period liner ship fleet planning problem by incorporating stochastic dependency of the random and period-dependent container shipment demand. This problem is formulated as a multi-period stochastic programming model with a sequence of interrelated two-stage stochastic programming (2SSP) problems characterized ship fleet planning in each single period. A solution method integrating dual decomposition and Lagrangian relaxation method is designed for solving the developed model. Numerical experiments are carried out to assess applicability and performance of the proposed model and solution algorithm. The results further demonstrate importance of stochastic dependence of the uncertain container shipment demand.     

连续泊位调度与岸桥配置协同优化

连续泊位调度与岸桥配置协同优化是集装箱码头提升竞争力的关键因素.针对该问题构建一个混合整数规划模型,以构造算法为核心,通过调整船舶的分配次序,设计了一个新的启发式算法.通过VB6.0软件编程,进行了四组大规模仿真算例实验,结果显示60%的算例在新算法下可获得更优的解,平均改进7.37%,证明了模型和算法的有效性.     

基于免疫遗传算法的水下无人平台航路规划

为克服遗传算法在水下无人平台航路规划应用中存在的问题,提出了基于免疫遗传算法的水下航路规划问题.仿真结果表明,这种算法能够有效地提高航路规划的计算速度和保证航路规划的质量.     

载人潜水器驾驶舱三维布局优化研究

驾驶舱三维布局在载人潜水器设计中占有举足轻重的地位。在分析传统舱室布局方式局限性的基础上,提出利用优化算法实现空间布局的求解。通过对驾驶舱设计要求的分析,结合人机工程的基本思想,建立了驾驶舱空间布局的多目标优化模型。利用遗传算法,结合并列选择策略,实现了该优化模型的求解。计算结果表明,算法有较好的收敛性,从而反映了提出的求解方法的可行性。     

动力定位船舶桨-桨干扰处理策略研究

本文针对动力定位船舶在推力分配中桨-桨之间的水动力干扰问题,基于二次规划算法提出了一种改进的避免桨-桨干扰的策略。以一艘海洋平台供应船模型为研究对象,通过仿真验证了该算法可以有效地降低推进器的推力损失,提高船舶的定位精度,降低推进系统的能耗。     

线性规划思想解指派问题

根据凸分析理论和单纯形法原理,提出了指派问题的一个线性规划解法。该方法的思想是将整数规划问题的离散的可行集填充成—个连续的单纯形,这样原指派问题就化为该单纯形上的一个新的线性规划问题。利用单纯形法求解线性规划问题,便可得到指派问题的最优解。并用WinQSB软件求解。     

改进差分进化算法在舰船电力系统网络重构中的应用

针对舰船电力系统的网络重构,建立了以负载恢复量、开关操作数和发电机效率均衡为多优化目标的舰船电力系统故障恢复模型,提出了一种带自适应离散断点算子和动态变异、交叉因子的改进离散差分进化算法进行求解。改进后的算法能有效地提高收敛速度,并克服传统差分进化算法收敛精度不高、易陷入局部最优的问题。舰船电力系统网络故障恢复算例表明,该方法能获得更好的系统重构方案,并具有较好的优化性能。     

A simulation optimization approach for solving the dual-cycling problem in container terminals

Dual cycling is an operation technique whereby quay cranes perform loading and unloading operations simultaneously in the same ship bay. In this article, a mixed-integer programming model for quay crane dual-cycling scheduling is developed. The model considers the stowage plan of outbound containers and the operation sequence of quay cranes. To solve the model, a heuristic method, called bi-level genetic algorithm, is designed. Meanwhile, a simulation optimization method integrating the intelligent decision mechanism of the optimization algorithm and evaluation function of simulation model is proposed. Numerical experiments indicate that dual cycling can reduce the operation time of quay cranes compared to the method of scheduling loading and unloading separately. Moreover, the model and algorithms developed in this article can tackle quay crane dual-cycling problem efficiently.     

动力定位船舶全速度路径跟踪CB导引自适应闭环控制

针对仅使用槽道推进器提供横向推力的动力定位船舶路径跟踪控制问题,建立慢变环境干扰影响下的非线性船舶数学模型,设计带有自适应干扰补偿的反步控制算法来消除环境干扰的影响。引入平行目标接近(CB)导引算法为跟踪控制生成期望速度矢量信号,通过与所提出的自适应反步控制算法相结合,得到不受船舶驱动特性限制的全速度范围动力定位船舶导引跟踪控制算法,应用李雅普诺夫稳定性理论证明系统跟踪误差渐进收敛到零。仿真结果表明通过调整导引算法参数可以调节船舶跟踪过程表现,并可以得到较好的控制精度。